第二章表面活性剂(王)
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性； （3）要有适当的表面粘 度。
表面活性剂的主要作用
(5) 增溶作用
• 增溶与胶束有关，由 于胶束的存在而使难 溶物溶解度增加的现 象统称为增溶现象。
表面活性剂的主要作用
γgl
G
γslL θ
S
液滴润湿示意图
(6) 润湿作用
• 固体表面与液体接触时，原来的 气-固界面消失，形成新的液-固 界面，这种现象称为润湿。表面 活性剂促进润湿，是基于：（1） 降低了水的表面张力，使水珠迅
第二章 表面活性剂
第一节 表面活性剂概述
• 定义：表面活性剂是指在加入少量时就能 显著降低溶液表面张力并改变体系界面状 态的物质 。
• 表面活性剂达到一定浓度后可缔合形成胶 团，从而具有润湿或抗粘、乳化或破乳、 起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、 抗静电等一系列物理化学作用及相应的实 际应用，成为一类灵活多样、用途广泛的 精细化工产品。
(1) 降低溶剂表面张力 • 表面张力是使液体表面尽量
缩小的力，也即液体分子间 的一种凝聚力。要使液相表 面伸展，就必须抵抗这种使 表面缩小的力。
表面张力
• 液体的表面张力来
σlg
源于物质的分子或
原子间的范德华力。 • 表面张力是由于表 σsg
θ σsl
面分子和液体内部
图2-1 液体的接触角
分子所处的环境不 一样形成的。
去污力
溶
起泡力
液
性
质
表面张力
渗透力
CMC 表面活性剂浓度 表面活性剂浓度与溶液性质的关系
+ + _
++ + +
_
_
+ __
+ +
+
_ _
+ +
衡状态。右图为球形胶束
+_
+
_
_+ _+
模型：其结构包括有胶束 中心核、平衡离子和周围 的水层。水溶液中的离子 胶团有扩散双电层，而非
++
_ _
_+ _+
++
_ _
_
__
_ _
++ ++
++ +
+ +
+
+ +
+
离子胶团不存在扩散双电
层。
球形胶束模型
在界面上会定向
水
界面
排列成分子层。 如图所示：
表面活性剂的界面定向
表面活性剂的特征
(4) 生成胶束 • 当表面活性剂溶质浓度达到一定时，它
的分子会产生聚集而生成胶束，这种浓 度的极限值称为临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration, 简称CMC)。
表面活性剂的主要作用
表面活性剂的主要作用
(3) 乳化作用
• 在油水两相体系中，加入 表面活性剂在强烈搅拌下， 油层被分散，表面活性剂 的憎水端吸附到油珠的界 面层，形成均匀的细液滴 乳化液，这一过程称为乳 化。分为油/水乳化液和水 /油乳化液两种。
表面活性剂的主要作用
(4) 起泡作用 气泡稳定的原因：
（1）降低表面张力； （2）泡膜有一定的强度和弹
可用吉布斯吸附式描述。
表面活性剂的特征
•吉布斯等温吸附式可表达如下：
S
CS nRT
d
dCS
式中界面溶质的吸附量Гs，溶质的浓度Cs，表面张力降低
的速度dγ/ dCs,
对于脂肪醇表面活性剂，n = 1 ; 对于1:1型离子型表面活
性剂，n = 2 。
表面活性剂的特征
(3) 界面定向
空气
❖ 表面活性剂分子
(7) 洗涤作用 • 洗涤功能是表面活性剂的最主要功能。工业上生产的
各种表面活性剂最大的消耗部门是家用洗衣粉、液状 洗涤剂和工业清洗剂。洗涤去污作用是由于表面活性 剂降低了表面张力而产生的润湿、渗透、乳化、增溶、 分散等多种性能综合的结果。被沾污物放入洗涤剂溶 液中，先充分润湿、渗透，使溶液进入油污内部，污 垢容易脱落，然后洗涤剂将脱落下来的油污乳化，分 散于溶液中，经清水漂洗而除去。
(b) C12H25(OC2H4)4OH
表面活性剂的特征
(2) 界面吸附
• 表面活性剂溶解在溶液中，当达到平衡时， 表面活性剂溶质在界面上的浓度大于在溶液 整体中的浓度。
界面吸附大体上分为正吸附和负吸附，吉 布斯表面吸附式是用来描述气-液和液-液界 面吸附量与表面张力降低间的定量关系
•
表面活性剂二元组分稀溶液的界面吸附
S－固相；L－液相；G－气相； θ－接触角； x－三相接触线上任一点； σlg－液体表面张力 σsg －固-气界面张力；σsl－固－液界面张力
表面活性剂的主要作用
(2) 胶团化作用
➢Biblioteka Baidu
表面活性剂在达到临界胶 束浓度(CMC)后，许多分 子缔合成胶团。在溶液中，
胶团与分子或离子处于平
+
++ +
+ ++ + __ __ _ _
cos
称杨氏方程。
sg sl gl
式中，θ为接触角，γsg 为固/气界面张力，γsl 为固 /液界面张力，γgl 为气/液界面张力。 显然，接触角越小润湿性能越好，习惯上将θ = 90°定 为润湿与否的标准：θ ＞ 90°叫做不润湿；θ ＜ 90° 则叫做润湿；θ = 0°则叫做铺展。
表面活性剂的主要作用
γsg 速扩散达到完全润湿；（2）界 面定向作用。表面活性剂能提高 水的润湿和渗透能力，其大小常 用接触角来描述。在固、液、气 三相交界处，自固/液界面经过液 体内部到气/液界面的夹角叫做接 触角，以θ表示。
表面活性剂的主要作用
• 接触角与固/气、固/
液、液/气界面张力间
的关系如右式，此方 程称为润湿方程，又
表面活性剂的主要作用
• 此外，有些表面活性剂还有抗静 电作用、柔软平滑作用、杀菌作 用等派生作用。
表面活性剂的有关概念
• 表面活性剂在分子结构上的特点，是兼 含有很强的亲水性和疏水性（或称憎水 性、亲油性）基团。
• 界面吸附 • 临界胶束浓度 • 亲水亲油平衡值HLB
临界胶束浓度
• 表面活性剂开始形成胶束的浓度为临界胶束 浓度，简称CMC。当溶液浓度低于CMC时， 由于表面活性剂分子的界面吸附和在界面上 定向排列，溶液的表面张力随浓度的增高而 迅速降低，其使用性能亦相应地提高。直至 达到CMC时，表面活性剂已在溶液的界面上 排列成单分子膜，此时表面张力降至最低点。 此后活性物浓度的增高对于表面张力和使用 性能的影响不大。因此CMC是反映表面活性 剂的一个重要指标。
表面活性剂的特征
(1) 结构特征 • 表面活性剂分子具有两
两亲分子示意图：
亲结构，亲油部分一般
由碳氢链（烃基），特 别是由长链烃基所构成， 亲水部分则由离子或非 离子型的亲水基所构成，
O O SO
O
_ Na+
（a） C12H25SO4-Na+
而且这两部分分处两端，
形成不对称结构。
H O O OO O
表面活性剂的主要作用
(5) 增溶作用
• 增溶与胶束有关，由 于胶束的存在而使难 溶物溶解度增加的现 象统称为增溶现象。
表面活性剂的主要作用
γgl
G
γslL θ
S
液滴润湿示意图
(6) 润湿作用
• 固体表面与液体接触时，原来的 气-固界面消失，形成新的液-固 界面，这种现象称为润湿。表面 活性剂促进润湿，是基于：（1） 降低了水的表面张力，使水珠迅
第二章 表面活性剂
第一节 表面活性剂概述
• 定义：表面活性剂是指在加入少量时就能 显著降低溶液表面张力并改变体系界面状 态的物质 。
• 表面活性剂达到一定浓度后可缔合形成胶 团，从而具有润湿或抗粘、乳化或破乳、 起泡或消泡以及增溶、分散、洗涤、防腐、 抗静电等一系列物理化学作用及相应的实 际应用，成为一类灵活多样、用途广泛的 精细化工产品。
(1) 降低溶剂表面张力 • 表面张力是使液体表面尽量
缩小的力，也即液体分子间 的一种凝聚力。要使液相表 面伸展，就必须抵抗这种使 表面缩小的力。
表面张力
• 液体的表面张力来
σlg
源于物质的分子或
原子间的范德华力。 • 表面张力是由于表 σsg
θ σsl
面分子和液体内部
图2-1 液体的接触角
分子所处的环境不 一样形成的。
去污力
溶
起泡力
液
性
质
表面张力
渗透力
CMC 表面活性剂浓度 表面活性剂浓度与溶液性质的关系
+ + _
++ + +
_
_
+ __
+ +
+
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衡状态。右图为球形胶束
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模型：其结构包括有胶束 中心核、平衡离子和周围 的水层。水溶液中的离子 胶团有扩散双电层，而非
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离子胶团不存在扩散双电
层。
球形胶束模型
在界面上会定向
水
界面
排列成分子层。 如图所示：
表面活性剂的界面定向
表面活性剂的特征
(4) 生成胶束 • 当表面活性剂溶质浓度达到一定时，它
的分子会产生聚集而生成胶束，这种浓 度的极限值称为临界胶束浓度(Critical Micelle Concentration, 简称CMC)。
表面活性剂的主要作用
表面活性剂的主要作用
(3) 乳化作用
• 在油水两相体系中，加入 表面活性剂在强烈搅拌下， 油层被分散，表面活性剂 的憎水端吸附到油珠的界 面层，形成均匀的细液滴 乳化液，这一过程称为乳 化。分为油/水乳化液和水 /油乳化液两种。
表面活性剂的主要作用
(4) 起泡作用 气泡稳定的原因：
（1）降低表面张力； （2）泡膜有一定的强度和弹
可用吉布斯吸附式描述。
表面活性剂的特征
•吉布斯等温吸附式可表达如下：
S
CS nRT
d
dCS
式中界面溶质的吸附量Гs，溶质的浓度Cs，表面张力降低
的速度dγ/ dCs,
对于脂肪醇表面活性剂，n = 1 ; 对于1:1型离子型表面活
性剂，n = 2 。
表面活性剂的特征
(3) 界面定向
空气
❖ 表面活性剂分子
(7) 洗涤作用 • 洗涤功能是表面活性剂的最主要功能。工业上生产的
各种表面活性剂最大的消耗部门是家用洗衣粉、液状 洗涤剂和工业清洗剂。洗涤去污作用是由于表面活性 剂降低了表面张力而产生的润湿、渗透、乳化、增溶、 分散等多种性能综合的结果。被沾污物放入洗涤剂溶 液中，先充分润湿、渗透，使溶液进入油污内部，污 垢容易脱落，然后洗涤剂将脱落下来的油污乳化，分 散于溶液中，经清水漂洗而除去。
(b) C12H25(OC2H4)4OH
表面活性剂的特征
(2) 界面吸附
• 表面活性剂溶解在溶液中，当达到平衡时， 表面活性剂溶质在界面上的浓度大于在溶液 整体中的浓度。
界面吸附大体上分为正吸附和负吸附，吉 布斯表面吸附式是用来描述气-液和液-液界 面吸附量与表面张力降低间的定量关系
•
表面活性剂二元组分稀溶液的界面吸附
S－固相；L－液相；G－气相； θ－接触角； x－三相接触线上任一点； σlg－液体表面张力 σsg －固-气界面张力；σsl－固－液界面张力
表面活性剂的主要作用
(2) 胶团化作用
➢Biblioteka Baidu
表面活性剂在达到临界胶 束浓度(CMC)后，许多分 子缔合成胶团。在溶液中，
胶团与分子或离子处于平
+
++ +
+ ++ + __ __ _ _
cos
称杨氏方程。
sg sl gl
式中，θ为接触角，γsg 为固/气界面张力，γsl 为固 /液界面张力，γgl 为气/液界面张力。 显然，接触角越小润湿性能越好，习惯上将θ = 90°定 为润湿与否的标准：θ ＞ 90°叫做不润湿；θ ＜ 90° 则叫做润湿；θ = 0°则叫做铺展。
表面活性剂的主要作用
γsg 速扩散达到完全润湿；（2）界 面定向作用。表面活性剂能提高 水的润湿和渗透能力，其大小常 用接触角来描述。在固、液、气 三相交界处，自固/液界面经过液 体内部到气/液界面的夹角叫做接 触角，以θ表示。
表面活性剂的主要作用
• 接触角与固/气、固/
液、液/气界面张力间
的关系如右式，此方 程称为润湿方程，又
表面活性剂的主要作用
• 此外，有些表面活性剂还有抗静 电作用、柔软平滑作用、杀菌作 用等派生作用。
表面活性剂的有关概念
• 表面活性剂在分子结构上的特点，是兼 含有很强的亲水性和疏水性（或称憎水 性、亲油性）基团。
• 界面吸附 • 临界胶束浓度 • 亲水亲油平衡值HLB
临界胶束浓度
• 表面活性剂开始形成胶束的浓度为临界胶束 浓度，简称CMC。当溶液浓度低于CMC时， 由于表面活性剂分子的界面吸附和在界面上 定向排列，溶液的表面张力随浓度的增高而 迅速降低，其使用性能亦相应地提高。直至 达到CMC时，表面活性剂已在溶液的界面上 排列成单分子膜，此时表面张力降至最低点。 此后活性物浓度的增高对于表面张力和使用 性能的影响不大。因此CMC是反映表面活性 剂的一个重要指标。
表面活性剂的特征
(1) 结构特征 • 表面活性剂分子具有两
两亲分子示意图：
亲结构，亲油部分一般
由碳氢链（烃基），特 别是由长链烃基所构成， 亲水部分则由离子或非 离子型的亲水基所构成，
O O SO
O
_ Na+
（a） C12H25SO4-Na+
而且这两部分分处两端，
形成不对称结构。
H O O OO O